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                          新聞中心>> 教育教學>>PNAS:哺乳動物中發現橫向基因跳躍
                          添加時間:2011-8-4 文字大小:

                          人類通常“縱向”獲得自身基因,即基因遺傳自父母和他們的祖先。細菌則不僅以這種“縱向”方式獲得基因,還能以“橫向”方式從一個不相干的細菌傳遞基因。在最新一期出版的美國《國家科學院院刊》(PNAS)上,美國得克薩斯大學的生物學家又有了一項意想不到的發現:橫向基因跳躍也發生在哺乳動物和兩棲動物身上。這一發現如果得到證實,也許將改變人類對進化的理解。

                          這個“肇事者”就是在人類所有細胞中發現的一類寄生DNA——轉座子。領導該項研究的塞德里克·凡斯考特說,這個他稱之為“太空入侵者”的轉座子,通過捎帶病毒的方式,在數百萬年前橫向傳遞給了某些物種。

                          然后,轉座子將其自身同化為性染色體,以確保它能傳給宿主的下一代。凡斯考特說,這在概念上是非常有意思的,那就是哺乳動物DNA的某些部分并非來自它的祖先種群。

                          外來入侵首發現

                          研究人員發現,在經過3400萬年的進化而分離出的7個物種中,除去26個基因組,其他基因組中均有一個近乎等長的DNA片段——hAT轉座子。

                          這些物種分布廣泛,包括有叢猴、南美負鼠、非洲爪蛙和馬島猬(一種外形像刺猬的哺乳動物,但實際上跟大象更為親緣接近)。

                          入侵的DNA,可在叢猴身上看到,卻在其他靈長類動物身上看不到;可在馬島猬身上看到,卻在大象身上看不到。這樣的現象似乎暗示著某些比標準遺傳更為奇特的東西。

                          然而,這樣的零星分布也并不能將傳統遺傳方法排除在外,因為有些物種在整個進化歷史中可能已丟失了這個轉座子DNA

                          因此,研究人員檢視了hAT轉座子的位置,如果它遺傳自一個共同的祖先,相對于每個物種中的其他基因,它應在相同位置上被發現。但是,研究人員并沒有找到這樣的一個個案。

                          自從首次轉移進入基因組中,hAT就快速地進行復制。在馬島猬中,研究人員發現了9.9萬個hAT的副本,它們組成了一個相當大的DNA組塊。凡斯考特推測,這一點必定對其進化發展具有巨大的影響。

                          凡斯考特說,他希望看到能有更多關于橫向基因跳躍的研究報告。“我們正在討論一個范式轉移,因為迄今為止,橫向轉移在動物物種中一直非常罕見。但實際上,它要比我們想象的更為普遍。”

                          物種滅絕有新解

                          研究人員認為,hAT轉座子入侵發生在大約3000萬年前,并至少在兩個大洲進行傳播。凡斯考特說:“這就像一種傳染病,一個物種能夠感染另一個在遺傳學上和地理上并不接近的物種。它發生得如此撲朔迷離,都有些令人害怕。”

                          它也許并不是一個巧合,因為入侵發生的時間恰逢進化史上大量哺乳動物滅絕的時期。凡斯考特說,人們通常將哺乳動物滅絕事件歸咎于氣候變化,但是不是這種入侵造成了物種滅絕呢,這樣的假設一點也不為過。

                          hAT轉座子雖然并不出現在人類身上,但人類基因組的大約45%擁有轉座子的“血統”。

                          凡斯考特關于hAT轉座子的研究,第一次揭示了“跳躍基因”已滲透入哺乳動物的基因組,也第一次證明了幾乎在同時,這樣的入侵發生在世界不同地區的一系列毫不相干的物種身上。

                          凡斯考特認為,也并不能排除出現在哺乳動物中的另一種轉座子的“攻擊”,蝙蝠就是最可能成為源頭的物種。出于某種原因,蝙蝠被看作是接收轉座子的最大嫌疑犯,也許是因為它們攜帶的病毒。

                          嚴重后果須謹防

                          凡斯考特說,蝙蝠是一種因攜帶大量病毒而臭名昭著的留存物種,它攜帶的病毒包括對人類非常危險的狂犬病病毒、SARS病毒及埃博拉病毒。“由于這些蝙蝠充斥著活性DNA轉座子,并且經常發生病毒外溢,因此將一個活性DNA轉座子轉移給人類的大門似乎永遠敞開著。這是相當可怕的。”

                          英國利物浦大學進化生物學家格雷格•赫斯特指出,這個新轉座因子的到來對進化具有重要意義,因為新因子往往更為活躍。它們將比舊因子更多地發生跳躍,而舊因子常駐的基因組則已進化為抑制這樣的行為。

                          赫斯特說,在基因組中發生轉座子四處跳躍的情況所造成的大多數后果將是有害的,但也有一些是有利的。“當這種情況發生的時候,物種生命進化的快車道上就必定會發生一些碰撞事故。” (來源:科學網)

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